4月15日，一支由中外科學家組成的科研團隊在《細胞》雜誌上發表了他們在嵌合體生物培養上的最新成果：人的擴充套件多能幹細胞（Extended Pluripotent Stem Cells，EPS細胞）被注入132個食蟹猴（Macaca fascicularis）的早期囊胚內並進行了體外培養。胚胎髮育到第19天后，仍有3個嵌合胚胎存活。這是人們首次實現人和猴嵌合體（chimera）胚胎的培養。

19天的人-猴胚胎

跨物種嵌合體的研究始於上世紀70年代。在再生醫學領域的應用前景是吸引科學家對嵌合體進行研究的原因之一。目前，全世界的器官移植主要來源是捐獻，缺口巨大。而透過將人的多能幹細胞嵌入其他動物的胚胎並進行培養，則有望在嵌合體上“養”出人類器官，挽救眾多器官移植需求者的生命。

2017年，該研究團隊曾嘗試構建了人-豬嵌合體。這一研究主要出發點是，豬的器官大小、發育速度、養殖成本等都使其適合用於培養嵌合體並提供人類器官。然而這一研究的結果並不理想：嵌合體胚胎在豬體內培養3-4周之後，實現的嵌合效率很低，約每10萬個豬細胞中只有1個人類細胞，這樣的嵌合度幾乎不可能形成真正的人類器官。

目前，科學界達成的普遍共識是，當受體動物與人類在演化上的親緣關係較遠時，人類多能幹細胞將無法持續、穩定地參與嵌合體的形成。因此，科學家將目光投向了與人類同為靈長類的猴子。研究人員還指出，這一研究能幫助人們理解早期人類發育和靈長類的演化，並且為培養人和與人親緣關係較遠的動物的嵌合體提供參考。

該研究的主要領導者，美國索爾克生物研究所的胡安·貝爾蒙特（Juan Belmonte）表示，他們並不打算將任何混合胚胎植入猴子體內，他們的目標是理解在胚胎髮育早期，不同物種的細胞如何相互通訊。

在最新的研究中，研究團隊選擇了人類EPS細胞作為嵌合胚胎中人類細胞的來源。與以往的多能幹細胞相比，EPS細胞與小鼠形成嵌合體的能力更強。研究人員先將食蟹猴的受精卵培養6天至早期囊胚階段，然後向132個囊胚中注入EPS細胞，並在新近開發的猴胚胎體外培養體系中培養。這一體系是由來自昆明理工大學的研究人員開發的，其可以讓體外培養的猴胚胎存活20天，這是目前猴胚胎體外培養的極限時長。

起初，這些嵌合體胚胎的存活數呈穩定的下降趨勢：受精後第9天時存活的嵌合體胚胎數為111，而到第15天時這一數量為38。但此後嵌合體的存活率驟然下跌，第17天時存活數量較第15天下降超過2/3，僅剩12個。最終在第19天時，有3個嵌合體胚胎仍然存活。

儘管最終存活的嵌合體胚胎比例不高，但本次實驗的嵌合效率較高。總體上，人類細胞在外胚層中的比例達到了較高水平（第15天時達到最高值7.08%）；在內胚層中這一比例稍低，但仍達到4%左右。這些結果遠遠超過了之前的人-豬嵌合實驗。

利用熒光染料和單細胞RNA測序技術，研究人員發現嵌合體中的人類細胞似乎已經與猴細胞整合，並開始分化為可發育為不同器官的細胞。貝爾蒙特還表示：“總的來說，每一個嵌合胚胎當中的人類細胞增殖和分化的程度各不相同。”

此外，研究人員還發現人和猴細胞之間存在通訊的訊號通路。嵌合體中猴胚胎的微環境對人類細胞的轉錄狀態產生了影響，反之亦然；人和猴的細胞都在表達特徵上向對方“靠攏”，變得彼此相似。“這很有趣。”本研究的通訊作者之一，現任職於德克薩斯州立大學西南醫學中心的吳軍稱，“這表明人細胞和猴細胞雖然在早期發育過程中存在差異，但細胞之間可能存在跨物種細胞協同，從而有助於人細胞在猴胚胎中的分化和存活。”

我們準備好了嗎？

將人類細胞與近緣靈長類胚胎結合的做法同時也引發了人們關於研究倫理的討論。該研究發表同日，《細胞》雜誌上還發表了一篇關於人-猴嵌合胚胎研究倫理的評論文章。文章指出，生物醫學的研究，總會不斷推進倫理的邊界；另一方面，我們也需要考慮不同的研究對人類、動物以及環境的影響。例如，美國國家科學、工程和醫學院曾在一份報告中稱，人類的細胞可能進入動物腦部，改變它們的智慧。不過本研究中的胚胎還不具有神經系統，所以不會出現這一問題。

此外，嵌合體還可能引發對於其地位和身份的爭議。凱斯西儲大學的生物倫理學家仁秀賢（Insoo Hyun）指出：“有些人可能會認為你在創造道德上很難明確界定的實體。”但他也表示該研究團隊在遵循現有的規章制度方面已經很盡責：“我認為他們花了很多工夫、做到了應有的謹慎，留意到了各種規定和倫理問題。”

與此同時，國際上也在跟進推行與這一研究領域相關的指南。下個月，國際幹細胞研究學會（ISSCR）預計將會發布幹細胞研究指南的修訂版。仁秀賢正帶領ISSCR的委員會討論嵌合體研究，他表示修訂後的版本會重點關注非人靈長類和人類的嵌合體。包括美國、英國和日本在內的許多國家都對涉及人類細胞的嵌合體研究出臺過限制性規定。

在《細胞》的評論文章裡還提到，其討論僅限於本次研究自身。牛津大學的生物倫理學家卡特里恩·德沃爾德（Katrien Devolder）指出，“它們（本研究中的嵌合體）不能感受到疼痛，也不具備意識。但如果我們讓人-猴嵌合體進一步發育，事情就會變得大不一樣了。”此外，人們也應當開始思索，如果將來這些人-猴嵌合體進入了體內實驗，發育成某種生物甚至最終被生下，我們應當如何應對這一倫理困境。

編譯：李詩源 審校：楊心舟

參考連結：

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/4/455919.shtm

https://mp.weixin.qq.com/s/Ny4iJVrW7OY-h2lBlnF2nw

https://www.sciencemag.org/news/2021/04/lab-grown-embryos-mix-human-and-monkey-cells-first-time

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01001-2

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.044

論文連結：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.020